1/05/2008



Desvelando el universo
Transparencias galácticas en la oscuridad de la nochepor
Vicent J. Martínez, Director del Observatorio Astronómico de la Universitat de València

¿Por qué es oscura la noche?


Esta pregunta se conoce como paradoja de Olbers, ya que con el razonamiento que hacía Heinrich Olbers en 1823 concluimos que el cielo nocturno debería brillar tanto como lo hace el Sol.

La argumentación es bastante sencilla de seguir: si el universo es espacialmente infinito y está poblado por una cantidad infinita de estrellas, miremos en la dirección que miremos, tarde o temprano tendremos que encontrar una estrella, de manera parecida a cuando dentro de un bosque espeso, si dirigimos la mirada en cualquier dirección, encontramos inevitablemente el tronco de un árbol.

La evidente oscuridad de la noche contradice esta conclusión, pero la paradoja y sus posibles soluciones han estado presentes en la literatura astronómica desde su planteamiento.

Los modelos de universo jerárquico que defendieron John Herschel y Richard Proctor en el siglo XIX eran una solución inteligente a la paradoja que hacía compatible la oscuridad de la noche con la infinitud de las estrellas, siempre que estas se distribuyeran según lo que hoy llamamos un fractal, de manera que las estrellas se agruparían en galaxias, estas en cúmulos de galaxias, los cúmulos en agrupamientos más grandes y así sucesivamente sin límite.

Hoy sabemos que esta imagen jerárquica se verifica en determinadas distancias, pero a escalas más grandes la jerarquía se rompe para dejar paso a una distribución más homogénea.
Entonces el universo fractal no pude ser de ninguna manera la solución a la paradoja de Olbers.

Las galaxias son agrupaciones de centenares de miles de millones de estrellas que junto a grandes cantidades de polvo y gas constituyen los elementos básicos del tejido cósmico.
La formulación moderna de la paradoja de Olbers habría que plantearla haciendo uso de galaxias y no de estrellas. Sería conveniente saber si las galaxias son o no transparentes, es decir si es o no posible ver objetos brillantes que estén justo detrás de ellas. Eso depende básicamente de la cantidad de polvo que encontremos en las galaxias y de sus efectos sobre la opacidad de estas estructuras.

La imagen que acompaña estas líneas fue realizada por el telescopio Hubble el año 2000.
En ella podemos ver dos galaxias en espiral conocidas como NGC3314a y NGC3314b.
Estas dos galaxias, vistas desde la Tierra, se encuentran, por una extraordinaria casualidad, perfectamente alineadas, es decir, una se encuentra justamente delante de la otra. La más próxima está a 117 millones de años luz de la Tierra, la distancia de la segunda es de 140 millones de años luz. No son, por tanto, objetos que interaccionen el uno con el otro. La más pequeña es la que se encuentra delante, y es en la que mejor se aprecia la estructura espiral, no sólo por encontrarse de cara, sino también porque la luz de la galaxia del fondo siluetea parte de su material más oscuro.

Las nubes de gas interestelar asociadas a los brazos espirales de la galaxia de delante absorben parte de la luz procedente de la galaxia más lejana, y las apreciamos brillantes cuando quedan proyectadas sobre la oscuridad del cielo profundo y más oscuras cuando detrás brilla la otra galaxia. La mancha anaranjada que se observa en el centro de la imagen es el núcleo de la galaxia del fondo.

De la misma manera que a la puesta del Sol la luz de nuestra estrella se enrojece, ya que atraviesa un mayor volumen de atmósfera terrestre, el núcleo de la galaxia del fondo lo observamos enrojecido como consecuencia de que su luz ha de atravesar las nubes de polvo de la galaxia de delante. El análisis de esta imagen ha permitido concluir que las galaxias espirales son bastante transparentes porque dejan ver objetos que brillan detrás de ellas.

Este es un resultado importante, al menos por dos motivos:

1. En las galaxias espirales, las estrellas giran alrededor del centro galáctico.
Al final de los años 70 el equipo liderado por la astrónoma americana Vera Rubin midió las velocidades de rotación de las estrellas en algunas galaxias en espiral y llegó a un resultado inesperado: las velocidades de rotación permanecían constantes hasta grandes distancias del centro. Uno esperaría que las velocidades de rotación disminuyeran al aumentar la distancia al centro, como lo hacen las velocidades de rotación de los planetas en su giro alrededor del Sol.

La constancia de la velocidad de rotación estelar sólo se puede explicar postulando la existencia de una gran cantidad de masa no visible en las galaxias que, a pesar de no brillar, ejerce la influencia gravitatoria que explica estas observaciones. La naturaleza de esta materia oscura es aún uno de los problemas sin resolver de la cosmología moderna..
Pues bien, si como consecuencia del polvo interestelar las galaxias fueran muy opacas, parte de su propia luz no nos llegaría y por tanto las observaciones subestimarían de manera notable la materia estelar ordinaria que contienen las galaxias, y estaríamos atribuyendo una relevancia excesiva a la materia oscura. No es este el caso, pues.

2. Los quásars son núcleos de galaxias activas muy energéticos.
Esto hace que sean los objetos más lejanos observados. Pero más allá de una cierta distancia, alrededor del 85% del radio del universo visible ya no se detectan. Algunos astrónomos atribuyen este fenómeno a que la luz de los quásars que estuviesen más allá de este límite sería eclipsada por las galaxias que se encuentran en su camino. La gran transparencia de las galaxias no apoya esta hipótesis y hace falta, por tanto, buscar otra razón para explicar la ausencia de quásars a estas grandísimas distancias.
Pero si el cielo nocturno no brilla, incluso está poblado de galaxias que nos permiten ver la luz que hay detrás de ellas, ¿cómo soluciona la astronomía moderna la paradoja de Olbers?

El modelo cosmológico actual predice un universo en expansión con una edad finita de unos 15.000 millones de años. Como consecuencia de la expansión, la longitud de onda de la radiación emitida por los objetos muy lejanos habría experimentado tal desplazamiento hacia el rojo que habría salido de la ventana del espectro de radiación visible. Este hecho contribuye a la solución de la paradoja de Olbers, pero la contribución más importante es la existencia de un horizonte que cerraría la parte del universo que hoy nos resulta posible observar.

Efectivamente, el universo observable es básicamente el que se encuentra dentro de una esfera de unos 15.000 millones de años luz de radio. La luz de posibles objetos situados fuera de esta esfera no ha tenido tiempo, en toda la historia del universo, de llegar a la Tierra. La cantidad de galaxias dentro de esta esfera no es, ni mucho menos, suficiente para hacer brillar el cielo nocturno.


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